En Cardiff (Gales), Gwen Cooper es un miembro de la policía, la cual durante una investigación se topa accidentalmente con un misterioso grupo llamado el Instituto Torchwood, cuya cabeza es el misterioso Capitán Jack Harkness. Al investigar se encuentra con que dicha organización no tiene nada que ver con el gobierno, la policía o las Naciones Unidas y la información disponible es muy escasa. Gwen, convence a Jack para que la deje unirse a Torchwood tras la baja de uno de sus miembros, Suzie Costello. Durante la temporada, podemos ver cómo Gwen tiene que empezar a debatirse entre la devoción absorbente de su trabajo y el amor a su novio Rhys. El resto del equipo está formado por Toshiko Sato, una genio de los ordenadores, Ianto Jones, encargado de soporte y Owen Harper, doctor de medicina.

Segunda temporada de Torchwood

Durante dos días, todos los niños del mundo se pararon en seco, y dijeron, al unísono y en inglés, "We are coming." ("Estamos llegando"). El ministro de interior británico John Frobisher es consciente de que este evento está ligado a una raza alienígena conocida como los "456", llamados así por la longitud de onda en que se comunican. Los 456 aparecieron en 1965, ofreciendo secretamente al gobierno británico una cura para un brote de gripe indonesia -que amenazaba con matar a 25 millones de personas-, a cambio de 12 niños. El capitán Jack Harkness fue uno de los soldados que fueron elegidos para entregar los niños a los 456. Puesto que el conocimiento público del intercambio sería desastroso para el gobierno británico, Frobisher ordena, a través de las tropas comandadas por el agente Johnson, el asesinato de todos los involucrados en dicho intercambio. Johnson introduce una bomba en el estómago de Jack, que hace explosión en el Hub de Torchwood de la bahía de Cardiff, destruyéndolo. Al tanto de la capacidad regenerativa de Jack, las tropas de Johnson recolectan sus restos y los encierran en un complejo de seguridad, monitorizando su reconstrucción corporal. Gwen Cooper, su marido Rhys y Ianto Jones, por su asociación con Jack, se convierten en fugitivos de la justicia. Frobisher también ordena la construcción de un tanque de aislamiento en Thames House para recibir a los 456 cuando lleguen. El equipo Torchwood contacta con Lois Habiba, la nueva asistente personal de la oficina de Frobisher, que ha visto sus informes clasificados. Lois les ayuda a localizar y rescatar a Jack; ellos, a cambio, le entregan unas lentillas especiales de Torchwood que les permitirán ver lo que ella vea, con la esperanza de descubrir la causa de los eventos recientes. Torchwood también identifica y rescata a Clement McDonald, uno de los doce niños que fueron entregados a los 456, pero que fue rechazado por los alienígenas. Clement se volvió loco tras la experiencia y fue internado los últimos 40 años, pero responde de igual forma que los niños terrestres a la señal de los 456. Al tercer día, el embajador de los 456 llega en una columna de fuego sobre Thames House, hasta la cámara de aislamiento. Frobisher y su equipo, incluyendo Lois (que porta las lentillas de Torchwood), mantienen reuniones confidenciales con el 456 para entender por qué han regresado. El 456 demanda que el 10% de la población mundial de niños debe serles entregada, o de lo contrario destruirán la raza humana. Revela a uno de los niños de 1965, ya como una cáscara arrugada a pesar de no haber envejecido. Los niños de todo el mundo comienzan a cantar (aún en inglés) el número equivalente al 10% de los niños de su país. Los gobiernos del mundo, aunque disgustados, acuerdan secretamente en una conferencia que no tienen más remedio que doblegarse a las demandas de los 456. Torchwood, con la ayuda de Lois, se revelan en la reunión e insisten en intervenir en la situación, amenazando con hacer público al mundo tanto la demanda de los 456 como la aceptación del gobierno, todo grabado a través de las lentillas. Jack y Ianto acceden a Thames House, hacen frente al 456 y les dan un ultimátum- o dejan la Tierra o se enfrentarán a una guerra. En respuesta, el 456 libera un virus letal. Thames House es clausurada automáticamente, sellando su acceso y matando a todos el mundo dentro, excepto Mr. Dekker, que es capaz de ponerse un traje protector a tiempo. Al mismo tiempo, envían una señal auditiva a Clement, matándolo. Mientras Ianto se muere en brazos de Jack, el 456 hace una petición final por los niños antes de que Jack sucumba al virus. Cuando Jack revive, él y Gwen lloran sobre el cuerpo sin vida de Ianto. Con el fracaso de Torchwood y Lois en prisión acusada de espionaje, los gobiernos del mundo acceden a mantener su acuerdo de que se deben entregar a los niños como se había prometido. El primer ministro Brian Green, junto a su gabinete y miembros tanto del ejército estadounidense como de UNIT, decide encubrir las acciones del Reino Unido, inoculando una sustancia a los niños en las escuelas. Después de rechazar un sorteo para seleccionar a los niños por temor a que sus hijos puedan ser seleccionados, deciden utilizar a los niños de las escuelas en la parte inferior de las tablas de clasificación educacional para entregar a los 456. En las discusiones con los 456, éstos revelan que utilizan a los niños porque sus cuerpos producen una sustancia química que actúa como un droga recreativa para ellos. Green ordena a Frobisher a que envíe a sus propios hijos como parte del pago para calmar al país. Frobisher acepta, vuelve a su casa y mata a sus dos hijas para librarlas de su destino, para luego disparar a su mujer y a él mismo. Como algunos padres han mantenido a los niños en casa en vez de mandarlos a la escuela, Green ordena usar fuerza militar para asegurar que los niños puedan ser recolectados. Mientras Gwen y Rhys ayudan a proteger a la hermana de Ianto y otros niños, Jack, Johnson y Dekker consideran otra forma de parar a los 456. Se dan cuenta de que la señal de audio que utilizaron para matar a Clemente podría ser utilizada en contra de los 456. Sin embargo, se requiere que un niño actúe como centro de coordinación para la transmisión, probablemente matándolo. Jack no tiene más opción que usar a su propio nieto Steven, hijo de su hija Alice Carter, que es el niño más cercano del que puede disponer. Jack, Johnson y Dekker envían la señal con éxito, amplificándola a través de los demás niños, haciendo que los 456 sufran de dolor antes de abandonar la Tierra. Sin embargo, Steven muere y Alice corta cualquier relación con Jack. El mundo se recupera de los acontecimientos. Green sugiere que simplemente cubran los hechos y echen la culpa a los Estados Unidos, pero Bridget Spears, asistente directo de Frobisher y superior de Lois, revela que está usando las lentes de contacto que Lois utilizó y que ha grabado la conversación con intención de darla a conocer y poner fin a la carrera política de Green. Seis meses después de los acontecimientos, Gwen y Rhys se reúnen con Jack, que había estado viajando por el mundo por su cuenta, tratando de librarse de su culpa por la muerte de su nieto y la pérdida de Ianto. Jack afirma que pretende rehacer su vida y tiene previsto viajar a las estrellas. Gwen trae Jack su manipulador de vórtice, que se encontraba en los restos de Torchwood, como regalo de despedida tras lo cual Jack se teletransporta fuera de la Tierra. Con Jack lejos, Gwen embarazada y el resto del equipo fallecido, Torchwood Tres cesa su actividad definitivamente.

La cuarta temporada de la serie se estreno en julio de 2011 (con una semana de diferencia entre Estados Unidos y Reino Unido) y consta de diez episodios que conforman una única historia (al igual que "Los niños de la Tierra"). En ella, junto a los dos únicos supervivientes del equipo original se introducen nuevos personajes que darán forma a un nuevo Torchwood. Coproducida por la BBC y Starz Entertainment, se anunció inicialmente como "Torchwood: el nuevo mundo", pero en enero de 2011 se cambió por el definitivo "Torchwood: el día del milagro". En España se estrenó el día 18 de enero de 2012 en el canal Neox.